金屬材料 單軸拉伸蠕變試驗方法-編制說明

一、工作簡況

1、任務來源

根據(jù)依據(jù)國家標準化管理委員會國標委發(fā)[2020]第48號文件“關于下達2020年

推薦性國家標準計劃（修訂）的通知”下達的項目計劃，項目編號為

20204077-T-605，項目名稱為“金屬材料單軸拉伸蠕變試驗方法”。本項目是修

訂項目，代替GB/T2039-2012。主要起草單位:鋼鐵研究總院、冶金工業(yè)信息標

準研究院、……、鋼研納克檢測技術股份有限公司等，計劃完成時間為2021年，

鑒于采標的國際標準ISO204正在修訂中，2021年申請延期一年。

2、主要工作過程

起草(草案、調研)階段:計劃下達后，2020年4月26日全國鋼標委力學分

委員會組織各起草單位成立了起草工作組，由鋼鐵研究總院為組長單位，負責主

要起草工作。工作組對國內(nèi)外拉伸蠕變試驗方法和技術現(xiàn)狀與發(fā)展情況進行全面

調研，同時廣泛搜集相關標準和國內(nèi)外技術資料，進行了大量的研究分析、資料

查證工作，結合實際應用經(jīng)驗，進行全面總結和歸納，在此基礎上編制出《金屬

材料單軸拉伸蠕變試驗方法》標準草案初稿。經(jīng)工作組及有關專家研討后，對

標準草案初稿進行了認真的修改，于2023年08月形成了標準征求意見稿及其編

制說明等相關附件，報全國鋼標委力學分委員會秘書處。

征求意見階段:2023年08月3日，由全國鋼標委力學分委員會秘書處將標

準征求意見稿和編制說明發(fā)送到力學分委員會委員及有代表性的標準相關方廣

泛征求意見，同時在《鋼鐵標準網(wǎng)》網(wǎng)站上公開征求社會意見，為期2個月時間。

注意：如果標準草案涉及專利，在標準制修訂過程中的任何階段，均應附上《已披露

的專利清單》廣泛征求意見，并將反饋意見加以說明。鼓勵沒有參與國家標準

制修訂的組織或者個人在標準制修訂的任何階段披露其擁有和知悉的必要專

利。

3、主要參加單位和工作組成員及其所做的工作

本標準由鋼鐵研究總院等單位共同起草。

二、標準編制原則

本標準在修訂過程中，遵循“面向市場、服務產(chǎn)業(yè)、自主制定、適時推出、

及時修訂、不斷完善”的原則，注重標準修訂與技術創(chuàng)新、試驗驗證、產(chǎn)業(yè)推進、

應用推廣相結合，本著先進性、科學性、合理性和可操作性以及標準的目標、統(tǒng)

一性、協(xié)調性、適用性、一致性和規(guī)范性的原則來進行本標準的修訂工作。

本標準修改采用ISO204：2023《金屬材料單軸拉伸蠕變試驗方法》。在起

草過程中，主要按GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結

構和起草規(guī)則》的要求編寫。在確定本標準主要技術指標時，綜合考慮生產(chǎn)企業(yè)

的能力和用戶的利益，尋求最大的經(jīng)濟、社會效益，充分體現(xiàn)了標準在技術上的

先進性和合理性。

三、主要內(nèi)容說明

1、標準主要內(nèi)容

本標準修改采用國際標準ISO204：2023(E)，本標準規(guī)定了：a）連續(xù)監(jiān)測

延伸的連續(xù)蠕變試驗，b）定期測量伸長率的間斷蠕變試驗，c）通常只測量斷裂

時間的蠕變斷裂試驗，d）驗證給定應力下可以超過預定的時間，延伸率或伸長

率不必記錄。

隨著我國航空航天、核電裝備、火電用鋼、大型石油化工裝備的迅猛發(fā)展，

對金屬材料高溫蠕變性能的測試需求快速增多，借此次修訂GB/T2039的機會，

起草小組將針對標準中7.5參考長度（Lr）的測定中的第2種情況展開驗證試驗。

因為國內(nèi)眾多實驗室蠕變引伸計都是安裝在試樣平行長度的凸臺上，按照標準要

求需要按照公式（11）計算參考長度（Lr）。

2、主要技術差異

本文件代替GB/T2039—2012《金屬材料單軸拉伸蠕變試驗方法》，與GB/T

2039-2012相比，除結構調整和編輯性改動外，主要技術變化如下：

—增加了引言；

—對范圍進行了修改,連續(xù)蠕變試驗、間斷蠕變試驗、只測量斷裂時間的蠕

變斷裂試驗以及驗證給定應力下的通過性試驗；

—在規(guī)范性引用文件中，本文件直接引用與國際標準相對應的我國國家標

準；

—增加和更改了部分術語和定義；

—公式1進行了更正；

—表1符號和說明根據(jù)術語和定義也做了相應修改；

—圖1修改為“應力-延伸率示意圖”；

—原附錄A中關于熱電偶的相關信息挪到了標準的正文6.3.3和6.3.4；

—細化了參考長度的測定要求并增加了相應的計算公式；

—豐富了附錄A關于熱電偶溫度漂移的信息；

—在附錄C中增加了關于應力集中系數(shù)Kt的計算公式；

—附錄D中增加了B類不確定度評估的流程圖（圖D.2）。

四、主要試驗(或驗證)情況

針對標準中7.5參考長度（Lr）的測定中的第2種情況展開驗證國標GB/T

2039、美國ASTME139-2011（2018）標準和航標HB5151-1996在參考長度的測

定對比試驗：

圖1GB/T2039圓棒蠕變試樣（Φ5）

圖2GB/T2039短標距圓棒蠕變試樣（Φ10）

圖3GB/T2039長標距圓棒蠕變試樣（Φ10）

圖4HB5151圓形標準蠕變試樣

圖5HB5151中Φ10圓形非標準蠕變試樣

這里針對用量最多的圓棒蠕變試樣（短標距和長標距試樣）來進行國標、美

標和航標的對比分析，這里美標使用的試樣圖與國標一致。

國標在7.5參考長度（Lr）的測定：

情況2—平行長度Lc之外的原始標距長度Lo，和/或引伸計標距長度Le。

當引伸計安裝在平行段的凸臺或試樣的肩部時，參考長度應按以下公式計

算：

這種情況如圖2c）和d）所示，其中具有直徑變化的試樣截面（如試件的

肩部或用于引伸計應用的凸臺）成為原始標距和引伸計標距的一部分。應使用公

式（11）用于計算延伸/伸長百分比的參考長度Lr，以考慮凸起的應變貢獻（見

圖2d）

（11）

公式中：

n—試驗溫度下試驗材料的應力指數(shù)，如果未知的話，通常取n=5；

li—過渡部分的長度增量。經(jīng)驗表明，li=0.1mm適合計算。

因為引伸計的安裝方式為凸臺安裝，需要對蠕變的標距進行修正，按照美標

ASTME139中8.2.4的要求，將A、B兩點之間的長度，作為修正后的標距長度（如

圖6所示）：

圖6計算修正的標距長度示意圖

HB5151直接將凸臺內(nèi)測的長度作為參考長度。

三個標準參考長度的數(shù)據(jù)見表1：

表1國標、美標和航標參考長度對比

試樣規(guī)試樣直徑凸臺內(nèi)測長平行長度

標準參考長度Lr

格范圍度L0Lc

4.96～

GB/T2039-2012Φ525.0023.0024.05

5.07

4.97～

ASTME139-2011(2018)Φ525.0023.0023.97

5.07

HB5151-96Φ55.0025.0023.0025.00

9.92～

GB/T2039-2012Φ1050/10048/9849.34/99.34

10.15

9.87～

ASTME139-2011(2018)Φ1050/10048/9849.32/99.32

10.03

HB5151-96Φ1010.0050.0048.0050.00

表2國標、美標和航標相關數(shù)據(jù)對比（一）

標準彈性形

1000h塑性0.2%塑性0.5%塑性1%塑性2%塑性5%

變

總變形mm變形量mm變形量mm變形量mm變形量mm變形量mm

mm

GB/T20390.02554.56820.07360.1460.2660.5071.228

ASTME1390.02554.56820.07340.1450.2650.5051.224

HB51510.02554.56820.07550.1510.2760.5261.276

GB/T20390.01780.51480.11650.2650.5111.0052.485

ASTME1390.01780.51480.11640.2640.5111.0042.484

HB51510.01780.51480.11780.2680.5181.0182.518

表3國標、美標和航標相關數(shù)據(jù)對比（二）

標準彈性塑性伸長率1000h

t/ht/ht/ht/ht/h

伸長率%%總變形%p0.2p0.5p1p2p5

GB/T20390.106018.8818.9980.18152.79247.96440.621084.57

ASTME1390.106418.9519.0680.13152.45247.13438.951081.40

HB51510.102018.1718.2782.20157.29254.64457.111128.59

GB/T20390.03611.0071.0441.02254.78985.49--

ASTME1390.03611.0081.0440.86253.11984.82--

HB51510.03560.9941.0342.10260.611009.15--

通過上述數(shù)據(jù)對比可以看出，國標和美標的參考長度很接近，相應的蠕變試

驗參數(shù)測量結果也很接近。個人認為，對參考長度Lr的計算，簡便算法可以參

照ASTME139的中8.2.4進行。HB5151-1996標齡太長，對參考長度的處理較

簡單，未與國際標準（或美國標準）同步更新。

有關高溫持久蠕變試驗結果的不確定度評定，由于目前我國沒有高溫蠕變或

持久標準樣品，目前只能按照ISO204:2023附錄D中提供了歐洲標準物質委員

會提供的數(shù)據(jù)進行評定，所以直接轉化了國際標準的附錄D。

四、標準中涉及專利的情況

本標準不涉及專利問題。

五、預期達到的社會效益、對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用等情況

本標準于1098年首次發(fā)布，1997年和2012年進行了修訂，本次是第3次修

訂。

隨著我國航空航天、核電裝備、火電用鋼、大型石油化工裝備的迅猛發(fā)展，

對金屬材料高溫蠕變性能的測試需求快速增多，通過修訂GB/T2039，充分納入

和反映了當今新產(chǎn)品、新技術、新工藝的先進技術成果，解決標齡老化問題，保

證標準的時效性，為新型電站用鋼的推廣應用提供了有力的技術支撐，為指導和

規(guī)范冶金產(chǎn)品的生產(chǎn)和驗收提供了依據(jù)，有利于提高產(chǎn)品的技術性能、安全可靠

性及環(huán)保性能。

通過標準的制定和實施，將促進技術創(chuàng)新，增強產(chǎn)品的國內(nèi)外市場競爭力，

同時為推進產(chǎn)業(yè)結構調整與優(yōu)化升級創(chuàng)造條件，對規(guī)范市場競爭，引導市場良性

發(fā)展，對于我國鋼鐵領域相應產(chǎn)品的轉型升級具有非常積極的促進作用。

六、與國際、國外對比情況

現(xiàn)行國內(nèi)外金屬材料單軸拉伸蠕變試驗方法包括：國標GB/T2039-2012，

國際標準ISO204：2023，美國ASTM標準ASTME139-2011（2018）和ASTM

E292-2017。本標準與ISO204：2023和ASTME139-2011、ASTME292-2017相

比，主要技術差異如下:

ASTME139自成體系，相比其他標準總體要求更高，也反應了蠕變及持久

試驗要求不斷提高的發(fā)展趨勢。

ASTME139、ISO204和GB/T2039對試驗機力值的要求均為1%，ASTM

E139和GB/T2039對同軸度的要求均為10%。

GB/T2039較ISO204：2023增加了對試驗機同軸度的要求以及試驗機的校

準周期要求、對應變測量裝置—引伸計的校準周期由三年修改為一年以及增加了

加熱爐均溫帶的校準。

ASTM標準的可操作性更強，對于試驗方法和校準方法，有相應詳細的操作

程序，有的還加入原因解釋或示例，便于操作者理解和應用。

七、在標準體系中的位置，與現(xiàn)行相關法律、法規(guī)、規(guī)章及標準，特別是強

制性標準的協(xié)調性

本標準與現(xiàn)行相關法律、法規(guī)、規(guī)章及相關標準協(xié)調一致。

八、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)

無。

九、標準性質的建議說明

建議本標準的性質為推薦性國家標準。

十、貫徹標準的要求和措施建議

一般情況下，建議本標準批準發(fā)布6個月后實施。

十一、廢止或代替現(xiàn)行相關標準的建議

本標準實施時，代替GB/T2039-2012。

十二、其他應予說明的事項

無。

《金屬材料單軸拉伸蠕變試驗方法》

國家標準編制工作組

2023年08月03日

一、工作簡況

1、任務來源

根據(jù)依據(jù)國家標準化管理委員會國標委發(fā)[2020]第48號文件“關于下達2020年

推薦性國家標準計劃（修訂）的通知”下達的項目計劃，項目編號為

20204077-T-605，項目名稱為“金屬材料單軸拉伸蠕變試驗方法”。本項目是修

訂項目，代替GB/T2039-2012。主要起草單位:鋼鐵研究總院、冶金工業(yè)信息標

準研究院、……、鋼研納克檢測技術股份有限公司等，計劃完成時間為2021年，

鑒于采標的國際標準ISO204正在修訂中，2021年申請延期一年。

2、主要工作過程

起草(草案、調研)階段:計劃下達后，2020年4月26日全國鋼標委力學分

委員會組織各起草單位成立了起草工作組，由鋼鐵研究總院為組長單位，負責主

要起草工作。工作組對國內(nèi)外拉伸蠕變試驗方法和技術現(xiàn)狀與發(fā)展情況進行全面

調研，同時廣泛搜集相關標準和國內(nèi)外技術資料，進行了大量的研究分析、資料

查證工作，結合實際應用經(jīng)驗，進行全面總結和歸納，在此基礎上編制出《金屬

材料單軸拉伸蠕變試驗方法》標準草案初稿。經(jīng)工作組及有關專家研討后，對

標準草案初稿進行了認真的修改，于2023年08月形成了標準征求意見稿及其編

制說明等相關附件，報全國鋼標委力學分委員會秘書處。

征求意見階段:2023年08月3日，由全國鋼標委力學分委員會秘書處將標

準征求意見稿和編制說明發(fā)送到力學分委員會委員及有代表性的標準相關方廣

泛征求意見，同時在《鋼鐵標準網(wǎng)》網(wǎng)站上公開征求社會意見，為期2個月時間。

注意：如果標準草案涉及專利，在標準制修訂過程中的任何階段，均應附上《已披露

的專利清單》廣泛征求意見，并將反饋意見加以說明。鼓勵沒有參與國家標準

制修訂的組織或者個人在標準制修訂的任何階段披露其擁有和知悉的必要專

利。

3、主要參加單位和工作組成員及其所做的工作

本標準由鋼鐵研究總院等單位共同起草。

二、標準編制原則

本標準在修訂過程中，遵循“面向市場、服務產(chǎn)業(yè)、自主制定、適時推出、

及時修訂、不斷完善”的原則，注重標準修訂與技術創(chuàng)新、試驗驗證、產(chǎn)業(yè)推進、

應用推廣相結合，本著先進性、科學性、合理性和可操作性以及標準的目標、統(tǒng)

一性、協(xié)調性、適用性、一致性和規(guī)范性的原則來進行本標準的修訂工作。

本標準修改采用ISO204：2023《金屬材料單軸拉伸蠕變試驗方法》。在起

草過程中，主要按GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結

構和起草規(guī)則》的要求編寫。在確定本標準主要技術指標時，綜合考慮生產(chǎn)企業(yè)

的能力和用戶的利益，尋求最大的經(jīng)濟、社會效益，充分體現(xiàn)了標準在技術上的

先進性和合理性。

三、主要內(nèi)容說明

1、標準主要內(nèi)容

本標準修改采用國際標準ISO204：2023(E)，本標準規(guī)定了：a）連續(xù)監(jiān)測

延伸的連續(xù)蠕變試驗，b）定期測量伸長率的間斷蠕變試驗，c）通常只測量斷裂

時間的蠕變斷裂試驗，d）驗證給定應力下可以超過預定的時間，延伸率或伸長

率不必記錄。

隨著我國航空航天、核電裝備、